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國家能源集團(tuán):源頭創(chuàng)新 攻克煤質(zhì)檢測“卡脖子”難題
2024-11-07 記者 張紋 來源:經(jīng)濟(jì)參考報

  近日,由國家能源集團(tuán)攜手中國電子科技集團(tuán)旗下??低暵?lián)合創(chuàng)新研發(fā)的“融合光譜煤質(zhì)快速檢測技術(shù)”正式發(fā)布,。這標(biāo)志著我國在煤質(zhì)檢測研發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域取得重大原創(chuàng)性突破,并首次在煤炭生產(chǎn),、電力,、運(yùn)輸、化工等全產(chǎn)業(yè)鏈成功示范應(yīng)用,。

  這項集煤質(zhì)快檢核心裝置,、AI模型與數(shù)質(zhì)量管控平臺于一體的原創(chuàng)性技術(shù),實現(xiàn)了人工智能,、光譜學(xué)及化學(xué)等多學(xué)科交叉融合,,可在線檢測6毫米煤樣,僅需2分鐘即可獲取涵蓋熱值,、全硫,、灰分、全水等指標(biāo)的檢測結(jié)果,,全程實現(xiàn)自動無人干預(yù),。其構(gòu)建起高效、透明的在線檢測模式,,讓長期制約煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈綠色安全發(fā)展的“卡脖子”問題迎刃而解,。

  深耕“非常必要”領(lǐng)域

  一列煤從上游裝車站臺裝車發(fā)出,到下游用煤單位卸車驗收,,依賴傳統(tǒng)化學(xué)煤質(zhì)檢測至少要經(jīng)歷2次檢測,,全過程平均需要8到24小時。長久以來,,低效率,、高成本的傳統(tǒng)煤質(zhì)化驗手段,嚴(yán)重制約了煤炭清潔高效利用。

  2021年6月,,在國家能源集團(tuán)與??低曢_展的交流座談會上,聯(lián)合攻關(guān)光譜法煤質(zhì)快檢的技術(shù)設(shè)想被提出,。2022年6月,,雙方?jīng)Q定正式啟動以光譜技術(shù)進(jìn)行煤質(zhì)檢測的可行性研究,以合抱之力攻克煤炭產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈中的“痛點”“難點”,。

  此前,,國內(nèi)外進(jìn)行過大量的煤質(zhì)快檢技術(shù)研發(fā),逐步形成中子活化,、雙能伽馬射線等多種技術(shù)路線,,但由于煤炭成分過于復(fù)雜,難以達(dá)到高精度,、多指標(biāo),、速度快的檢測要求。經(jīng)過多次鉆研試驗,,研發(fā)團(tuán)隊另辟蹊徑,,將對煤炭有機(jī)成分有較好響應(yīng)的近紅外光譜技術(shù)和對煤炭無機(jī)成分有較好響應(yīng)的X射線熒光技術(shù)相結(jié)合,疊加人工智能技術(shù),,讓“兩道光”協(xié)同作用,,發(fā)揮出“1+1>2”的效果,大大提升了對熱值,、水分,、灰分、硫分等煤炭成分探測的準(zhǔn)確性,,具有高精度,、高安全性、檢測指標(biāo)全面等優(yōu)勢,。

  2022年12月,,基于0.2mm煤樣的融合光譜煤質(zhì)快檢離線裝置開發(fā)完成并進(jìn)入現(xiàn)場試驗階段。2023年6月底,,研發(fā)團(tuán)隊再接再厲,,開發(fā)出一套涵蓋采樣、煤樣預(yù)處理,、檢測的在線檢測系統(tǒng),,實現(xiàn)6毫米煤樣在檢測皮帶上穩(wěn)定檢測,可在生產(chǎn)線上實時檢測煤質(zhì)成分,,一項重要技術(shù)創(chuàng)新含苞欲放,。

  強(qiáng)化技術(shù)賦能

  2024年1月,6毫米在線樣機(jī)分別在國家能源集團(tuán)勝利能源煤礦儲運(yùn)中心、黃驊港三期卸車采樣間等9家試點項目現(xiàn)場完成安裝并進(jìn)行試運(yùn)行,。經(jīng)過一段時期的試運(yùn)行,,研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)檢測精度與人工檢測數(shù)據(jù)比對仍存在一定偏差。經(jīng)過縝密分析后判斷,,這是由于數(shù)據(jù)模型適應(yīng)性不強(qiáng),,對陌生煤種無法精準(zhǔn)識別,要實現(xiàn)“開方診療”,,就需要大量的高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集,,方可達(dá)到對我國現(xiàn)有煤種的全覆蓋。

  關(guān)鍵時刻,,國家能源集團(tuán)組織相關(guān)35家子分公司,、上千人參加攻關(guān)會戰(zhàn),利用集團(tuán)四大產(chǎn)煤區(qū),、黃驊港、電廠,、煤化工等應(yīng)用場景,。經(jīng)過歷時約9個月的技術(shù)攻堅,廣泛收集歷史煤質(zhì)數(shù)據(jù),,以10萬多組高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)實現(xiàn)了99%以上煤種范圍覆蓋,,檢測煤種覆蓋全集團(tuán)內(nèi)外合計超過398種煤種。

  在高質(zhì)量光譜煤質(zhì)數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上,,煤質(zhì)快檢技術(shù)檢測精度在短時間快速提升,,復(fù)雜煤種的通過率從60%左右迅速提升到100%。2024年在國家能源集團(tuán)全產(chǎn)業(yè)鏈9家單位示范應(yīng)用以來,,對10000余批樣品,、4億余噸商品煤進(jìn)行了檢測,歷經(jīng)高低溫,、粉塵,、震動以及高濕度、電磁干擾等各種嚴(yán)苛環(huán)境條件,,均穩(wěn)定運(yùn)行,。檢測精度達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)方法水平,累計平均偏差趨于零,,煤炭數(shù)量和質(zhì)量具備“在線測量”基礎(chǔ),。

  引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級

  經(jīng)過三年的持續(xù)努力,煤質(zhì)快檢催生的新質(zhì)生產(chǎn)力已初顯成效,。在勝利能源,,以煤質(zhì)快檢、定量倉、汽車衡等實時采集數(shù)據(jù),,實現(xiàn)了對華能,、大唐等客戶的試點結(jié)算全覆蓋,截至10月底,,已實現(xiàn)超900萬噸的快速結(jié)算,,累計偏差僅13大卡。在寧夏煤業(yè),,煤制油項目應(yīng)用煤質(zhì)快檢設(shè)備檢測數(shù)據(jù)指導(dǎo)配煤以來,,在化工配煤過程中實時輸出煤流的成分?jǐn)?shù)據(jù),提供精準(zhǔn)摻配燒方案,,配煤灰分合格率接近百分之百,,長期保持原料煤灰分穩(wěn)定,氣化爐平均運(yùn)行周期可延長30天以上,,預(yù)計每年減少5臺爐大修,,檢修工作量降低10%左右,每年降低生產(chǎn)及檢維修成本約2000萬元,。

  為將創(chuàng)新“成果”轉(zhuǎn)化為發(fā)展“結(jié)果”,,國家能源集團(tuán)融合區(qū)塊鏈、煤質(zhì)快檢,、大數(shù)據(jù)等新型技術(shù),,依托區(qū)塊鏈技術(shù)實時采集接入煤電化運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈條,從煤礦,、外購煤站臺,、港口、電力,、化工等297家單位,、累計1134臺的軌道衡、汽車衡,、煤質(zhì)快檢等設(shè)備源頭實時采集數(shù)量和質(zhì)量數(shù)據(jù),,形成了全環(huán)節(jié)、全流程完整的數(shù)據(jù)監(jiān)控鏈條,,打造“全景,、真實、準(zhǔn)確,、快速,、透明”的煤炭數(shù)質(zhì)量管控平臺。該平臺未來可升級為國家級煤炭數(shù)質(zhì)量大數(shù)據(jù)共享管控平臺,,實現(xiàn)全國煤質(zhì)數(shù)據(jù)全景感知,,化解供需兩端數(shù)據(jù)矛盾,,建立起快速結(jié)算新型模式,具備降低千億級資金沉淀成本的應(yīng)用空間,。

  同時,,國家能源集團(tuán)深度融合煤炭、電力及化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn),、運(yùn)輸,、耗用、銷售等大數(shù)據(jù),,擴(kuò)大煤質(zhì)快檢技術(shù)應(yīng)用空間,,為能源資源優(yōu)化配置、煤炭智慧洗選提質(zhì),,煤電清潔高效燃燒,,煤化工高端化和多元化轉(zhuǎn)化,煤基污染物協(xié)同控制,,碳足跡及碳追蹤監(jiān)控等產(chǎn)業(yè)生態(tài)提供大數(shù)據(jù)支撐,,持續(xù)催生新產(chǎn)業(yè)、新模式,、新動能,。

  乘風(fēng)破浪潮頭立,揚(yáng)帆起航正當(dāng)時,。國家能源集團(tuán)正加速煤質(zhì)快檢技術(shù)的譜系化、產(chǎn)品系列化,、應(yīng)用規(guī)?;⒐芸伢w系化發(fā)展,,加快推動煤質(zhì)快檢技術(shù)創(chuàng)新“成果”轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“結(jié)果”,,引領(lǐng)煤炭統(tǒng)一大市場建設(shè)和清潔高效利用,更好服務(wù)國家能源安全新戰(zhàn)略,。

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